WO2024009027A1 - Dispositif compact d'observation configure pour superposer une image d'une scene observee et une image traitee de la scene observee - Google Patents

Dispositif compact d'observation configure pour superposer une image d'une scene observee et une image traitee de la scene observee Download PDF

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WO2024009027A1
WO2024009027A1 PCT/FR2023/051009 FR2023051009W WO2024009027A1 WO 2024009027 A1 WO2024009027 A1 WO 2024009027A1 FR 2023051009 W FR2023051009 W FR 2023051009W WO 2024009027 A1 WO2024009027 A1 WO 2024009027A1
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optical
display
image
free
micro
Prior art date
Application number
PCT/FR2023/051009
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Arnaud Davenel
Laurent Trouboul
Bastien DELOISON
Yacine OTHMANI
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Safran Electronics & Defense
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Definitions

  • the present invention relates to an observation device allowing an operator looking through the device to see a superposition of at least one spectral and/or contextual information on an observed scene.
  • the present invention makes it possible to superimpose an image of the observed scene with an image displayed by at least one micro-display.
  • One application of the invention concerns riflescopes, the invention may also relate to binoculars, or even optical devices for motor vehicles.
  • Figure 1 schematically represents a riflescope 2 known from the prior art.
  • a telescope 2 makes it possible to superimpose on an image of a scene observed by an operator a red dot and an image of the observed scene acquired by a thermal camera 4 of the telescope 2.
  • the thermal camera 4 comprises an infrared lens 6, a power supply electronics 8 and an infrared sensor 10.
  • the thermal camera 4 is configured to capture and transmit to a display 12 of the telescope 2 an infrared image of the observed scene, the display 12 displaying the transmitted image.
  • a second display 14 of the riflescope 2 displays an image of the red dot.
  • the riflescope 2 comprises an optical combination device 16 configured to superimpose the infrared image of the observed scene and the image of the red dot.
  • the riflescope 2 also includes a large number of optical components, here three lenses 18 and a plane mirror 20.
  • the image superimposed by the device combination optics 16 is directed towards a semi-reflecting plane blade 22 by the three lenses 18 and the plane mirror 20.
  • the semi-reflecting blade is configured to direct towards an eye 24 of the operator the superposition of the image superimposed by the optical combination device 16 and the observed scene.
  • the riflescope 2 also includes a power supply box 25 configured to power the displays 12, 14.
  • the riflescope 2 shown in Figure 1 necessarily comprises a large number of optical components positioned between the optical combination device 16 and the semi-reflecting flat blade 22 in order to correct optical aberrations and to direct towards the eye of the operator an image of the scene of sufficient quality. These numerous optical components make the riflescope 2 bulky and heavy.
  • the present invention therefore aims to overcome all or part of the aforementioned drawbacks.
  • the subject of the present invention is an observation device comprising a mechanical structure, a camera and a display module comprising a first micro-display configured to display an image of spectral information measured by the camera, the observation device comprising an optical combiner and an arrangement of optical components configured to direct towards the optical combiner an image exiting the display module and comprising the spectral information displayed by the first microdisplay, the arrangement of optical components comprising between one and three optical surfaces , the optical combiner directing towards an observation zone the superposition of an image of an observed scene and the image leaving the display module.
  • the present invention proposes an observation device with reduced dimensions compared to a device of the prior art with similar optical performance.
  • the arrangement of optical components is an arrangement of free-form type optical components comprising between one and three free-form optical surfaces.
  • the optical combiner is of the free form type.
  • the optical combiner is of the free form type, the arrangement of optical components being an arrangement of free form type optical components comprising between one and three free form type optical surfaces.
  • the optical combiner comprises a free-form type dichroic filter or a free-form type semi-reflecting mirror or a free-form type separator cube.
  • the free-form optical combiner comprises a free-form optical component comprising two identical surfaces translated from one another along an axis of sight of the scene so as to be of constant thickness along the axis of sight .
  • the observation device comprises a movable attenuator filter configured to be placed upstream of the optical combiner on an optical path of light rays passing through the optical combiner.
  • the arrangement of optical components comprises at least two free-form optical surfaces.
  • the optical component arrangement includes three free-form optical surfaces.
  • the first micro-display is also configured to display at least one contextual information.
  • the display module comprises a second micro-display configured to display at least one contextual information and a second optical combiner configured to superimpose the image of the first micro-display and the image of the second micro-display so that the image leaving the display module also includes the contextual information displayed by the second micro-display.
  • the display module comprises one or more additional micro-displays each associated with an additional camera and configured to display an image of additional spectral information measured by said associated camera, the display module comprising one or more optical combiners additional configured so that the image leaving the display module also includes the information displayed by the additional micro-displays.
  • the surfaces of the optical components are defined from Zernike polynomials.
  • the optical components include, for example, a free-form optical surface and/or an optical combiner.
  • FIG 1 which has already been mentioned schematically illustrates a riflescope according to the prior art
  • FIG 2 schematically illustrates an observation device according to a first embodiment of the invention in which the arrangement of optical components comprises a free-form optical surface
  • FIG 3 schematically illustrates an observation device according to a second embodiment of the invention in which the arrangement of optical components comprises two free-form optical surfaces;
  • FIG 4 schematically illustrates an observation device according to a third embodiment of the invention in which the arrangement of optical components comprises three free-form optical surfaces;
  • FIG 5 schematically illustrates an observation device according to a fourth embodiment of the invention in which the arrangement of optical components comprises three free-form optical surfaces, the display module comprising two microdisplays; And
  • FIG 6 schematically illustrates an observation device according to a fifth embodiment of the invention in which the arrangement of optical components comprises two free-form optical surfaces, the display module comprising four microdisplays and three optical combiners additional.
  • FIG. 2 schematically represents an observation device 26 according to a first embodiment.
  • the observation device 26 comprises a mechanical structure 28, a camera 30, a display module 32, an arrangement of optical components 34 and an optical combiner 36.
  • the camera 30, the display module 32, the The optical component arrangement 34 and the optical combiner 36 are arranged inside the mechanical structure.
  • the arrangement of optical components 34 comprises optical components of the free-form type and the optical combiner 36 is of the free-form type.
  • free-form type optical component is meant a “freeform” optical component in Anglo-Saxon terms, in other words an optical component whose surfaces can be machined or molded so as to form complex surfaces.
  • “Freeform” optical components designate optical components or optical surfaces designed with little or no symmetry, that is to say asymmetrical, for example an optical component not comprising an optical axis and/or of which at least one surface has no symmetry of revolution.
  • the “freeform” technology applied to an optical component is particularly useful for correcting optical aberrations normally present for so-called standard optical components, in other words comprising an optical axis and/or a symmetry of revolution.
  • the observation device 26 is configured to be oriented towards a scene to be observed.
  • the observed scene is for example a person located between two trees. It is known that the spectral emission of the person is different from the trees surrounding him.
  • the observed scene is for example a motor vehicle traveling on a road or a hot body at high altitude such as an aircraft.
  • the camera 30 comprises for example a thermal camera comprising an infrared lens, power electronics and an infrared sensor (not shown).
  • the display module 32 here includes only a first micro-display 38, for example an OLED display.
  • the first microdisplay 38 is configured to display an image of spectral information measured by the camera 30.
  • the spectral information measured by the camera 30 includes for example an infrared image of the observed scene.
  • the spectral information comprises an image of the observed scene filtered according to one or more spectral bands, for example one or more visible or infrared spectral bands.
  • the camera 30 comprises processing electronics configured to apply digital processing to the spectral information measured by the camera 30, for example processing to attenuate the noise of the measurement and/or filtering of the measurement, of so that the image displayed by the first microdisplay 38 includes an image digitally processed by the camera 30.
  • the observation device 26 comprises a power supply box 33 configured to power the display module 32.
  • the arrangement of optical components 34 is configured to direct towards the optical combiner 36 an image leaving the display module 32.
  • the image leaving the display module display 32 is the image displayed by the first micro-display 38.
  • the arrangement of optical components 34 here comprises exactly one optical surface 40, advantageously of the free form type.
  • optical surface 40 is meant a surface separating two media of different refractive index or a reflecting surface. An optical surface is counted when light rays circulating in the observation device 26 strike said optical surface.
  • a free-form type mirror comprises a free-form type optical surface
  • a free-form type converging lens comprises two free-form type optical surfaces
  • a free-form type prism comprises three free-form type optical surfaces for light crossing it: two refraction surfaces and a reflecting surface.
  • the image leaving the display module 32 is here reflected by the optical surface 40, advantageously of the free form type, then is directed towards the optical combiner 36.
  • the optical combiner 36 is advantageously of the free form type and configured to direct towards an observation zone 42 the superposition of an image of the observed scene and the image leaving the display module 32 redirected by the optical surface 40.
  • the optical combiner 36 transmits the image of the observed scene and reflects the image coming from the display module 32.
  • the observation zone 42 includes for example a zone intended to accommodate an eye of a human operator.
  • the optical combiner 36 reflects the image of the observed scene and transmits the image leaving the display module 32 so as to superimpose the image of the observed scene and the image leaving the module d ' display 32.
  • the optical combiner 36 comprises a free-form optical component comprising two identical surfaces translated relative to each other along an axis of sight of the observed scene.
  • the thickness of said free-form optical component along the line of sight is therefore constant.
  • the light rays passing through said optical component are not deflected.
  • the optical combiner 36 thus does not distort the image of the observed scene transmitted by the optical combiner 36.
  • the optical combiner 36 comprises for example a free-form type dichroic filter or a free-form type semi-reflecting mirror or a free-form type separator cube or an assembly of free-form type prisms.
  • the choice of the optical combiner 36 allows an architecture of the observation device 26 that is more compact and/or lighter.
  • the surfaces of the optical combiner 36 and the optical surface 40 include a dielectric or anti-reflection treatment.
  • the observation device 26 in Figure 2 is a simple embodiment of the invention particularly suitable for equipping motor vehicles so as to provide a driver of the vehicle with information useful for making a driving decision.
  • the observation device 26 equips a rear-view mirror of the car so as to improve the visibility of another motor vehicle or a pedestrian, for example in a low light situation.
  • the observation device 26 is particularly suitable for a head-up display of a motor vehicle, for example to direct towards an eye of a driver of the vehicle the superposition of a road on which the vehicle circulates and useful information for making a driving decision including for example the highlighting of white lines on the road or edges of the road or vehicles traveling on the road, for example in a situation of low visibility.
  • optical combiner 36 of the free form type and of an optical surface 40 of the free form type makes it possible in particular to greatly reduce the optical aberrations of the observation device 26.
  • the optical aberrations comprising for example a spherical aberration and/or or coma and/or astigmatism and/or field curvature and/or distortion.
  • the use of a free-form type optical surface 40 such as a free-form type mirror makes it possible to limit the sensitivity of the observation device 26 to chromatism.
  • the free-form optical surface 40 is for example made of optical polymers by a molding process making it possible in particular to reduce manufacturing errors of the optical surface 40.
  • the optical polymers include for example several materials whose trade names are ZEONEX, ULTEM , EXTEM, TOPAS, OKP4, LUCITE, LEXAN, LUSTREX.
  • the materials used for the optical surface 40 are selected to have a refractive index of between 1.3 and 1.9 and are particularly suitable for use at visible wavelengths. Materials with a higher refractive index can be used, for example strontium titanate or a material with a refractive index close to 2.4.
  • the optical components, in particular of the free form type, described below are of similar constitution.
  • Figure 3 schematically illustrates an observation device 26 according to a second embodiment in which the arrangement of optical components 34 comprises two optical surfaces 40, 44 advantageously of the free form type.
  • the display module 32 is similar to the first embodiment.
  • the light rays making up the image leaving the display module 32 are directed towards a first optical surface 40, here a free-form type mirror.
  • the light rays are reflected and directed towards a second optical surface 44, here a second free-form mirror.
  • the light rays are reflected again and are directed towards the optical combiner 36 advantageously of the free form type.
  • the optical combiner 36 is similar to the first embodiment.
  • the optical combiner 36 transmits the image of the observed scene and reflects the image leaving the display module 32 redirected by the two free-form optical surfaces 40, 44 so as to superimpose the two images.
  • the second embodiment illustrated in Figure 3 forms an observation device 26 configured to provide in the observation zone 42 an image at the diffraction limit, in other words an image whose resolution is only limited by diffraction.
  • the two optical surfaces 40, 44 are replaced by a free-form type lens, the arrangements of the different elements inside the mechanical structure 28 being adapted accordingly.
  • the mechanical structure 28 comprises at least one attenuator filter movable between at least two positions. In a first position, the attenuator filter is placed upstream of the optical combiner 36 on an optical path of light rays coming from the observed scene and directed towards the optical combiner 36.
  • the optical combiner 36 makes it possible in particular to attenuate light rays coming directly of a significant light source such as the sun and/or to attenuate light rays coming from the observed scene.
  • the attenuator filter makes it possible to adjust the light intensity ratio of the light coming from the observed scene and the light coming from the display module 32 in the image perceived from the observation zone 42, for example so that the intensity of the light coming from the observed scene only represents a percentage of between 5 and 95% of the intensity of the image perceived in the observation zone 42.
  • the observation device 26 comprises a set of buttons associated with an electronic card making it possible to adjust the light intensity of the image provided by the display module 32.
  • the observation device 26 adapts to many weather conditions of use such as low light, too much light or fog.
  • the first micro-display 38 of the display module 32 is also configured to display at least one piece of contextual information.
  • the first micro- display 38 is configured to display at least one image superimposed on the spectral information measured by the camera 30 and displayed by the first micro-display 38.
  • the embodiment illustrated in Figure 3 is particularly advantageous for producing a telescope or for producing a head-up helmet visor equipping an aircraft pilot in order to contribute to making a flight of the aircraft safer and a mission of the more efficient pilot.
  • the camera 30 is for example an infrared camera configured to carry out measurements in a spectral band close to 10 microns.
  • the camera 30 is for example an infrared camera configured to carry out measurements in a spectral band of between 3 and 5 microns.
  • the first micro-display 38 is configured to display at least one contextual information in the form of a red dot allowing improved aiming.
  • the observation device 26 includes a magnifying telescope.
  • Figure 4 schematically illustrates an observation device 26 according to a third embodiment in which the arrangement of optical components 34 comprises three optical surfaces 40, 44, 46 advantageously of the free form type.
  • the three optical surfaces 40, 44, 46 here form a free-form prism.
  • the embodiment of Figure 4 is a particularly compact embodiment.
  • an upper part of the observation device 26 shown in Figure 4 is of reduced size compared to the observation device 26 shown in Figure 3.
  • the display module 32 is similar to the embodiment of Figure 2.
  • the light rays composing the image leaving the display module 32 are directed towards a first optical surface 40 of the free form type, here a first surface of the prism of the free form type.
  • Light rays are transmitted through the first surface of the prism and directed towards a second optical surface 44 of free form type, here a second surface of the prism.
  • the light rays are reflected on the second surface of the prism and are directed towards a third optical surface 46 of free form type, here a third surface of the prism.
  • the light rays are transmitted through the third surface of the prism and are directed towards the optical combiner 36.
  • the three optical surfaces 40, 44, 46 of the optical component arrangement 34 include a free-form lens and a free-form mirror or three free-form mirrors.
  • the arrangements of the different elements inside the mechanical structure 28 are adapted to the optical surfaces used.
  • the third embodiment illustrated in Figure 4 is configured to provide in the observation zone 42 an image at the diffraction limit. The same applies to the embodiments described below.
  • Figure 5 schematically illustrates an observation device 26 according to a fourth embodiment of the invention in which the arrangement of optical components 34 comprises three optical surfaces 40, 44, 46, advantageously of the free form type.
  • the display module 32 comprises two micro-displays 38, 48 and a second optical combiner 50 advantageously of the free form type.
  • the display module 32 comprises the second optical combiner 50 as its sole optical component.
  • the first micro-display 38 is similar to the embodiment of Figure 2.
  • the second micro-display 48 is configured to display at least one contextual information.
  • the second optical combiner 50 is configured to superimpose the image of the first micro-display 38 and the image of the second micro-display 48.
  • the image leaving the display module 32 includes the spectral information measured by the camera 30 and displayed by the first micro-display 38 and the contextual information displayed by the second micro-display 48.
  • the second optical combiner 50 is similar to the optical combiner 36 of Figure 2 and makes it possible to superimpose the image of the first microdisplay 38 and the image of the second microdisplay 48.
  • the first micro-display 38 is an OLED display optimized in a first defined spectral band, for example a spectral band corresponding to a color, for example a yellow color.
  • the first micro-display 38 consumes less than a display making it possible to display the colors of the visible spectrum whose wavelengths are between 400 and 700 nm.
  • the second micro-display 48 is an OLED display optimized in a second defined spectral band, for example a spectral band corresponding to a color, for example a red color.
  • the second micro-display 48 consumes less than a display making it possible to display the colors of the visible spectrum whose wavelengths are between 400 and 700 nm.
  • the energy consumption of such a first micro-display 38 added to the energy consumption of such a second micro-display 48 is less than the energy consumption of a single micro-display making it possible to display several spectral bands such as the colors of the visible spectrum whose wavelengths are between 400 and 700 nm.
  • the first micro-display 38 and/or the second micro-display 48 is configured to display a spectral band adapted to the use of the observation device 26 to obtain better performance.
  • Figure 6 schematically illustrates an observation device 26 according to a fifth embodiment in which the arrangement of optical components 34 comprises two optical surfaces 40, 44 advantageously of the free form type.
  • the display module 32 here comprises four micro-displays 38, 48, 52, 54, including a first micro-display 38 similar to the first embodiment of Figure 2 and three additional micro-displays 48, 52, 54, as well that three additional optical combiners 50, 56, 58, for example similar to the combiner optical 36 of Figure 2.
  • the display module 32 is composed solely of micro-displays 38, 48, 52, 54 and optical combiners 50, 56, 58.
  • the second, third and fourth micro-displays 48, 52, 54 are respectively associated with a second, third and fourth cameras (not shown) configured to provide spectral information of the observed scene.
  • the second, third and fourth micro-displays 48, 52, 54 are configured to display an image of spectral information provided by the associated camera.
  • the first additional optical combiner 50 is configured to superimpose the image of the third micro-display 52 and the image of the fourth micro-display 54 so as to direct this superimposed image towards the second additional optical combiner 56.
  • the second optical combiner additional 56 is configured to superimpose the image coming from the first additional optical combiner 50 and the image of the second micro-display 48 so as to direct this superimposed image towards the third additional optical combiner 58.
  • the third additional optical combiner 58 is configured to superimpose the image coming from the second additional optical combiner 56 and the image of the first micro-display 38 so that the image leaving the display module 32 includes the superposition of the images of the first, second, third and fourth micro-displays 38, 48, 52, 54.
  • the intensity and the spectral bands displayed on the first, second, third and fourth micro-displays 38, 48, 52, 54 are different so that the image perceived in the observation zone 42 by an operator is adapted to the use of the observation device 26.
  • the fourth micro-display 52 is not associated with a camera and is configured to display at least one contextual information.
  • the display module 32 comprises a number of micro-displays 48, 52, 54 and optical combiners 50, 56, 58 different from Figure 6, other arrangements of micro-displays and optical combiners being possible in the display module 32.
  • the number of cameras is greater than the number of micro-displays, the observation device 26 comprising an electronic card configured to display the spectral information measured by several cameras on a micro-display.
  • the optical components used in the observation device 26, namely the optical combiners 36, 50, 56, 58 and the optical surfaces 40, 44, 46, are defined on a basis of Zernike polynomials. This allows in particular a better digital representation of these optical components, for example faster convergence of optical system sizing software.
  • the invention also relates to a method for sizing an observation device 26 as described above comprising for example the following steps.
  • the first step of the sizing method corresponds to a step of producing a digital model of the observation device 26.
  • the digital model includes for example relative positions of the different optical components and/or microdisplays used and/or limit dimensions the different optical components used and/or physical space constraints and/or illumination and/or meteorological conditions.
  • the method then includes a step of discretization of the digital model, for example by a finite element method and/or by a decomposition of the optical components according to a base of Zernike polynomials particularly suited to the dimensioning of optical systems.
  • the following step corresponds to a step of tracing light rays making it possible to verify that the digital model satisfies specifications including for example the quality of the image coming from the display device propagated by the arrangement of optical components 34 and /or the quality of the superimposed image directed towards the observation zone 42.
  • a step of optimizing the digital model is carried out, comprising for example the modification of parameters of the digital model including for example the relative positions and/or the dimensions of the optical components.

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Abstract

Ce dispositif d'observation (26) comprend une structure mécanique (28), une caméra (30) et un module d'affichage (32) comprenant un premier micro-afficheur (38) configuré pour afficher une image d'une information spectrale mesurée par la caméra (30), le dispositif d'observation comprenant un combineur optique (36) et un agencement de composants optiques (34) configuré pour diriger vers le combineur optique (36) une image sortant du module d'affichage (32) et comprenant l'information spectrale affichée par le premier micro-afficheur (38), l'agencement de composants optiques (34) comprenant entre une et trois surfaces optiques (40, 44, 46), le combineur optique (36) dirigeant vers une zone d'observation (42) la superposition d'une image d'une scène observée et de l'image sortant du module d'affichage (32).

Description

DESCRIPTION
TITRE :
DISPOSITIF COMPACT D'OBSERVATION CONFIGURE POUR SUPERPOSER UNE IMAGE D'UNE SCENE OBSERVEE ET UNE IMAGE TRAITEE DE LA SCENE OBSERVEE.
Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif d’observation permettant à un opérateur regardant au travers du dispositif de voir une superposition d’ au moins une information spectrale et/ou contextuelle sur une scène observée.
En particulier, la présente invention permet de superposer une image de la scène observée avec une image affichée par au moins un micro -afficheur.
Une application de l’invention concerne les lunettes de visée, l’invention pouvant également concerner des jumelles, ou encore des appareils optiques de véhicules automobiles.
Techniques antérieures
La figure 1 représente schématiquement une lunette de visée 2 connue de l’ art antérieure. Une telle lunette de visée 2 permet de superposer sur une image d’une scène observée par un opérateur un point rouge et une image de la scène observée acquise par une caméra thermique 4 de la lunette de visée 2.
La caméra thermique 4 comprend un objectif infrarouge 6, une électronique d’ alimentation 8 et un capteur infrarouge 10. La caméra thermique 4 est configurée pour capter et transmettre à un afficheur 12 de la lunette de visée 2 une image infrarouge de la scène observée, l’ afficheur 12 affichant l’image transmise. Un second afficheur 14 de la lunette de visée 2 affiche une image du point rouge.
La lunette de visée 2 comprend un dispositif optique de combinaison 16 configuré pour superposer l ’image infrarouge de la scène observée et l’image du point rouge. La lunette de visée 2 comprend également un grand nombre de composants optiques, ici trois lentilles 18 et un miroir plan 20. L ’image superposée par le dispositif optique de combinaison 16 est dirigée vers une lame plane semi- réfléchissante 22 par les trois lentilles 18 et le miroir plan 20. La lame semi-réfléchissante est configurée pour diriger vers un œil 24 de l’opérateur la superposition de l’image superposée par le dispositif optique de combinaison 16 et de la scène observée. La lunette de visée 2 comprend également un boîtier d’ alimentation 25 configuré pour alimenter les afficheurs 12, 14.
La lunette de visée 2 représentée sur la figure 1 comprend obligatoirement un grand nombre de composants optiques positionnés entre le dispositif optique de combinaison 16 et la lame plane semi- réfléchissante 22 afin de corriger des aberrations optiques et de diriger vers l’œil de l’opérateur une image de la scène de qualité suffisante. Ces nombreux composants optiques rendent la lunette de visée 2 encombrante et lourde.
Exposé de l’invention
La présente invention a donc pour objectif de pallier tout ou partie des inconvénients précités.
La présente invention a pour objet un dispositif d’observation comprenant une structure mécanique, une caméra et un module d’ affichage comprenant un premier micro-afficheur configuré pour afficher une image d’une information spectrale mesurée par la caméra, le dispositif d’observation comprenant un combineur optique et un agencement de composants optiques configuré pour diriger vers le combineur optique une image sortant du module d’ affichage et comprenant l’information spectrale affichée par le premier microafficheur, l’ agencement de composants optiques comprenant entre une et trois surfaces optiques, le combineur optique dirigeant vers une zone d’observation la superposition d’une image d’une scène observée et de l’image sortant du module d’ affichage.
Ainsi, la présente invention propose un dispositif d’observation aux dimensions réduites par rapport à un dispositif de l’ art antérieur aux performances optiques similaires. Selon une première conception, l ’agencement de composants optiques est un agencement de composants optiques de type forme libre comprenant entre une et trois surfaces optiques de type forme libre.
Selon une deuxième conception alternative, le combineur optique est de type forme libre.
Avantageusement, le combineur optique est de type forme libre, l’ agencement de composants optiques étant un agencement de composants optiques de type forme libre comprenant entre une et trois surfaces optiques de type forme libre.
De préférence, le combineur optique comprend un filtre dichroïque de type forme libre ou un miroir semi-réfléchissant de type forme libre ou un cube séparateur de type forme libre.
Optionnellement, le combineur optique de type forme libre comprend un composant optique de forme libre comprenant deux surfaces identiques translatées l’une de l’ autre selon un axe de visée de la scène de manière à être d’ épaisseur constante selon l’ axe de visée.
Dans un mode de réalisation, le dispositif d’observation comprend un filtre atténuateur mobile configuré pour se placer en amont du combineur optique sur un trajet optique de rayons lumineux traversant le combineur optique.
Avantageusement, l’ agencement de composants optiques comprend au moins deux surfaces optiques de type forme libre.
Optionnellement, l’ agencement de composants optiques comprend trois surfaces optiques de type forme libre.
Dans un mode de réalisation, le premier micro-afficheur est également configuré pour afficher au moins une information contextuelle.
De préférence, le module d’ affichage comprend un deuxième micro-afficheur configuré pour afficher au moins une information contextuelle et un deuxième combineur optique configuré pour superposer l’image du premier micro-afficheur et l’image du deuxième micro-afficheur de sorte que l’image sortant du module d’affichage comprend également l’information contextuelle affichée par le deuxième micro-afficheur. Optionnellement, le module d’ affichage comprend un ou plusieurs micro-afficheurs supplémentaires chacun associé à une caméra supplémentaire et configurés pour afficher une image d’une information spectrale supplémentaire mesurée par ladite caméra associée, le module d’ affichage comprenant un ou plusieurs combineurs optiques supplémentaires configurés de sorte que l’image sortant du module d’ affichage comprend également les informations affichées par les micro -afficheurs supplémentaires.
Avantageusement, les surfaces des composants optiques sont définies à partir de polynômes de Zernike. Les composants optiques comprennent par exemple une surface optique de type forme libre et/ou un combineur optique.
Brève description des dessins
D ’ autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’ exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1 ] dont il a déjà été fait mention illustre schématiquement une lunette de visée selon l’art antérieur ;
[Fig 2] illustre schématiquement un dispositif d’observation selon un premier mode de réalisation de l’invention dans lequel l’ agencement de composants optiques comprend une surface optique de type forme libre ;
[Fig 3] illustre schématiquement un dispositif d’observation selon un deuxième mode de réalisation de l ’invention dans lequel l’ agencement de composants optiques comprend deux surfaces optiques de type forme libre ;
[Fig 4] illustre schématiquement un dispositif d’observation selon un troisième mode de réalisation de l’invention dans lequel l’ agencement de composants optiques comprend trois surfaces optiques de type forme libre ;
[Fig 5] illustre schématiquement un dispositif d’observation selon un quatrième mode de réalisation de l’invention dans lequel l’ agencement de composants optiques comprend trois surfaces optiques de type forme libre, le module d’ affichage comprenant deux microafficheurs ; et
[Fig 6] illustre schématiquement un dispositif d’observation selon un cinquième mode de réalisation de l’invention dans lequel l’ agencement de composants optiques comprend deux surfaces optiques de type forme libre, le module d’affichage comprenant quatre microafficheurs et trois combineurs optiques supplémentaires.
Description détaillée d’au moins un mode de réalisation
La figure 2 représente schématiquement un dispositif d’observation 26 selon un premier mode de réalisation. Le dispositif d’observation 26 comprend une structure mécanique 28, une caméra 30, un module d’ affichage 32, un agencement de composants optiques 34 et un combineur optique 36. De préférence, la caméra 30, le module d’ affichage 32, l’ agencement de composants optiques 34 et le combineur optique 36 sont disposés à l’intérieur de la structure mécanique. Avantageusement, l’ agencement de composants optiques 34 comprend des composants optiques de type forme libre et le combineur optique 36 est de type forme libre.
On entend par composant optique de type forme libre un composant optique « freeform » en terme anglo-saxons, autrement dit un composant optique dont les surfaces peuvent être usinées ou moulées de manière à former des surfaces complexes. Les composants optiques « freeform » désignent des composants optiques ou des surfaces optiques conçues avec peu ou pas de symétrie, c ’ est-à-dire asymétriques, par exemple un composant optique ne comprenant pas d’ axe optique et/ou dont au moins une surface n’ a pas de symétrie de révolution. La technologie « freeform » appliquée à un composant optique est particulièrement utile pour la correction d’ aberrations optiques normalement présentes pour des composants optiques dits standards, autrement dit comprenant un axe optique et/ou une symétrie de révolution. Le dispositif d’observation 26 est configuré pour être orienté vers une scène à observer. La scène observée est par exemple une personne située entre deux arbres. Il est connu que l’ émission spectrale de la personne est différente des arbres l’ entourant. Dans un autre mode de réalisation, la scène observée est par exemple un véhicule automobile circulant sur une route ou un corps chaud à haute altitude tel qu’un aéronef.
La caméra 30 comprend par exemple une caméra thermique comprenant un objectif infrarouge, une électronique d’ alimentation et un capteur infrarouge (non représentés).
Le module d’ affichage 32 comprend ici uniquement un premier micro-afficheur 38 , par exemple un afficheur OLED . Le premier microafficheur 38 est configuré pour afficher une image d’une information spectrale mesurée par la caméra 30. L’information spectrale mesurée par la caméra 30 comprend par exemple une image infrarouge de la scène observée. Dans un autre mode de réalisation, l’information spectrale comprend une image de la scène observée filtrée selon une ou plusieurs bandes spectrales, par exemple une ou plusieurs bandes spectrales visibles ou infrarouges. De préférence, la caméra 30 comprend une électronique de traitement configurée pour appliquer des traitements numériques à l’information spectrale mesurée par la caméra 30, par exemple un traitement d’ atténuation du bruit de la mesure et/ou un filtrage de la mesure, de sorte que l’image affichée par le premier microafficheur 38 comprend une image traitée numériquement par la caméra 30.
De préférence, le dispositif d’observation 26 comprend un boîtier d’ alimentation 33 configuré pour alimenter le module d’ affichage 32.
L ’ agencement de composants optiques 34, avantageusement de type forme libre, est configuré pour diriger vers le combineur optique 36 une image sortant du module d’affichage 32. Dans l’ exemple illustré sur la figure 2 l’image sortant du module d’ affichage 32 est l’image affichée par le premier micro-afficheur 38. L ’ agencement de composants optiques 34 comprend ici exactement une surface optique 40, avantageusement de type forme libre. On entend par surface optique 40 une surface séparant deux milieux d’indice de réfraction différents ou une surface réfléchissante. On dénombre une surface optique lorsque des rayons lumineux circulant dans le dispositif d’observation 26 frappent ladite surface optique. Par exemple un miroir de type forme libre comprend une surface optique de type forme libre, une lentille convergente de type forme libre comprend deux surfaces optiques de type forme libre, un prisme de type forme libre comprend trois surfaces optiques de type forme libre pour la lumière le traversant : deux surfaces de réfraction et une surface réfléchissante.
L ’image sortant du module d’affichage 32 est ici réfléchie par la surface optique 40, avantageusement de type forme libre, puis est dirigée vers le combineur optique 36.
Le combineur optique 36 est avantageusement de type forme libre et configuré pour diriger vers une zone d’observation 42 la superposition d’une image de la scène observée et de l’image sortant du module d’affichage 32 redirigée par la surface optique 40. Par exemple, le combineur optique 36 transmet l’image de la scène observée et réfléchit l’image provenant du module d’ affichage 32. La zone d’observation 42 comprend par exemple une zone destinée à accueillir un œil d’un opérateur humain. Dans un autre mode de réalisation, le combineur optique 36 réfléchit l’image de la scène observée et transmet l’image sortant du module d’ affichage 32 de manière à superposer l’image de la scène observée et l’image sortant du module d’ affichage 32.
De préférence, le combineur optique 36 comprend un composant optique de forme libre comprenant deux surfaces identiques translatées l’une par rapport à l’ autre selon un axe de visée de la scène observée. L’ épaisseur dudit composant optique de forme libre selon l’ axe de visée est donc constante. Les rayons lumineux traversant ledit composant optique ne sont pas déviés. Le combineur optique 36 ne déforme ainsi pas l’image de la scène observée transmise par le combineur optique 36. Le combineur optique 36 comprend par exemple un filtre dichroïque de type forme libre ou un miroir semi-réfléchissant de type forme libre ou un cube séparateur de type forme libre ou un assemblage de prismes de type forme libre. Avantageusement, le choix du combineur optique 36 permet une architecture du dispositif d’observation 26 plus compacte et/ou plus légère.
Optionnellement, les surfaces du combineur optique 36 et la surface optique 40 comprennent un traitement diélectrique ou antireflet.
Le dispositif d’observation 26 de la figure 2 est un mode de réalisation simple de l’invention particulièrement adapté pour équiper des véhicules automobiles de manière à fournir à un conducteur du véhicule des informations utiles pour prendre une décision de conduite. Par exemple le dispositif d’observation 26 équipe un rétroviseur de la voiture de manière à améliorer la visibilité d’un autre véhicule automobile ou d’un piéton, par exemple en situation de faible luminosité. Dans un autre mode de réalisation, le dispositif d’observation 26 est particulièrement adapté pour un affichage tête haute d’un véhicule automobile, par exemple pour diriger vers un œil d’un conducteur du véhicule la superposition d’une route sur laquelle le véhicule circule et d’informations utiles pour prendre une décision de conduite comprenant par exemple la mise en évidence de lignes blanches de la route ou de bordures de la route ou de véhicules circulant sur la route, par exemple en situation de faible visibilité.
L ’utilisation d’un combineur optique 36 de type forme libre et d’une surface optique 40 de type forme libre permet notamment de diminuer fortement les aberrations optiques du dispositif d’observation 26. Les aberrations optiques comprenant par exemple une aberration sphérique et/ou une coma et/ou de l’ astigmatisme et/ou une courbure de champ et/ou de la distorsion.
L ’utilisation d’une surface optique 40 de type forme libre telle un miroir de type forme libre permet de limiter la sensibilité du dispositif d’observation 26 au chromatisme. La surface optique 40 de type forme libre est par exemple réalisée en polymères optiques par un procédé de moulage permettant notamment de réduire les erreurs de fabrication de la surface optique 40. Les polymères optiques comprennent par exemple plusieurs matériaux dont les noms commerciaux sont ZEONEX, ULTEM, EXTEM, TOPAS, OKP4, LUCITE, LEXAN, LUSTREX. Avantageusement les matériaux utilisés pour la surface optique 40 sont sélectionnés pour avoir un indice réfractif compris entre 1 ,3 et 1 ,9 et sont particulièrement adaptés pour une utilisation aux longueurs d’onde visibles. Des matériaux ayant un indice réfractif plus élevé peuvent être utilisés, par exemple le titanate de strontium ou un matériau d’indice réfractif proche de 2,4. De préférence, les composants optiques notamment de type forme libre décrits ci-après sont de constitution similaire.
La figure 3 illustre schématiquement un dispositif d’observation 26 selon un deuxième mode de réalisation dans lequel l ’agencement de composants optiques 34 comprend deux surfaces optiques 40, 44 avantageusement de type forme libre.
Le module d’ affichage 32 est similaire au premier mode de réalisation. Les rayons lumineux composants l’image sortant du module d’ affichage 32 sont dirigés vers une première surface optique 40, ici un miroir de type forme libre. Les rayons lumineux sont réfléchis et dirigés vers une seconde surface optique 44, ici un second miroir de type forme libre. Les rayons lumineux sont de nouveau réfléchis et sont dirigés vers le combineur optique 36 avantageusement de type forme libre. Le combineur optique 36 est similaire au premier mode de réalisation.
Le combineur optique 36 transmet l’image de la scène observée et réfléchit l’image sortant du module d’ affichage 32 redirigée par les deux surfaces optiques 40, 44 de type forme libre de manière à superposer les deux images.
Les rayons lumineux composants l’image sortant du module d’ affichage 32 sont réfléchis trois fois avant d’atteindre la zone d’observation 42. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour corriger un grand nombre d’ aberrations optiques. En effet trois miroirs permettent de réaliser un système anastigmate et donc de minimiser les trois principales aberrations optiques à savoir l’ aberration sphérique, la coma et l’ astigmatisme. Avantageusement, le deuxième mode de réalisation illustré à la figure 3 forme un dispositif d’observation 26 configuré pour fournir dans la zone d’observation 42 une image à la limite de la diffraction, autrement dit une image dont la résolution n'est limitée que par la diffraction.
Dans un autre mode de réalisation, les deux surfaces optiques 40, 44 sont remplacées par une lentille de type forme libre, les dispositions des différents éléments à l’intérieur de la structure mécanique 28 étant adaptées en fonction.
Dans un mode de réalisation particulier, la structure mécanique 28 comprend au moins un filtre atténuateur mobile entre au moins deux positions. Dans une première position, le filtre atténuateur est placé en amont du combineur optique 36 sur un trajet optique de rayons lumineux provenant de la scène observée et dirigés vers le combineur optique 36. Le combineur optique 36 permet notamment d’ atténuer des rayons lumineux provenant directement d’une source lumineuse importante comme le soleil et/ou d’atténuer des rayons lumineux provenant de la scène observée. Le filtre atténuateur permet d’ ajuster le ratio d’intensité lumineuse de la lumière provenant de la scène observée et de la lumière provenant du module d’affichage 32 dans l’image perçue depuis la zone d’observation 42, par exemple de sorte que l’intensité de la lumière provenant de la scène observée ne représente qu’un pourcentage compris entre 5 et 95% de l’intensité de l’image perçue dans la zone d’observation 42.
Avantageusement, le dispositif d’observation 26 comprend un ensemble de boutons associé à une carte électronique permettant d’ ajuster l’intensité lumineuse de l’image fournie par le module d’ affichage 32. Ainsi le dispositif d’observation 26 s’ adapte à de nombreuses conditions météorologiques d’utilisation comme ou faible luminosité, une luminosité trop importante ou du brouillard.
Dans un autre mode de réalisation, le premier micro-afficheur 38 du module d’ affichage 32 est également configuré pour afficher au moins une information contextuelle. Par exemple, le premier micro- afficheur 38 est configuré pour afficher au moins une image superposée à l’information spectrale mesurée par la caméra 30 et affichée par le premier micro-afficheur 38.
Le mode de réalisation illustrée sur la figure 3 est particulièrement avantageux pour réaliser une lunette de visée ou pour réaliser un viseur de casque tête haute équipant un pilote d’ aéronef afin de contribuer à rendre un vol de l’ aéronef plus sûr et une mission du pilote plus efficace. Il en est de même pour les modes de réalisation décrits ci-après.
Pour une lunette de visée, la caméra 30 est par exemple une caméra infrarouge configurée pour effectuer des mesures dans une bande spectrale proche de 10 microns. Pour un casque équipant un pilote, la caméra 30 est par exemple une caméra infrarouge configurée pour effectuer des mesures dans une bande spectrale comprise entre 3 et 5 microns.
De préférence, le premier micro-afficheur 38 est configuré pour afficher au moins une information contextuelle sous la forme d’un point rouge permettant une visée améliorée. Optionnellement, le dispositif d’observation 26 comprend une lunette grossissante.
La figure 4 illustre schématiquement un dispositif d’observation 26 selon un troisième mode de réalisation dans lequel l’ agencement de composants optiques 34 comprend trois surfaces optiques 40, 44, 46 avantageusement de type forme libre. Les trois surfaces optiques 40, 44, 46 forment ici un prisme de type forme libre. Le mode de réalisation de la figure 4 est un mode de réalisation particulièrement compact. Par exemple, une partie supérieure du dispositif d’observation 26 représenté sur la figure 4 est de dimension réduite par rapport au dispositif d’observation 26 représenté sur la figure 3.
Le module d’ affichage 32 est similaire au mode de réalisation de la figure 2.
Les rayons lumineux composants l’image sortant du module d’ affichage 32 sont dirigés vers une première surface optique 40 de type forme libre, ici une première surface du prisme de type forme libre. Les rayons lumineux sont transmis à travers la première surface du prisme et dirigés vers une deuxième surface optique 44 de type forme libre, ici une deuxième surface du prisme. Les rayons lumineux sont réfléchis sur la deuxième surface du prisme et sont dirigés vers une troisième surface optique 46 de type forme libre, ici une troisième surface du prisme. Les rayons lumineux sont transmis à travers la troisième surface du prisme et sont dirigés vers le combineur optique 36.
Dans un autre mode de réalisation, les trois surfaces optiques 40, 44, 46 de l’ agencement de composants optiques 34 comprennent une lentille de type forme libre et un miroir de type forme libre ou trois miroirs de type forme libre. Les dispositions des différents éléments à l’intérieur de la structure mécanique 28 sont adaptées aux surfaces optiques utilisées.
Avantageusement, le troisième mode de réalisation illustré à la figure 4 est configuré pour fournir dans la zone d’observation 42 une image à la limite de la diffraction. Il en est de même pour les modes de réalisation décrits ci-après.
La figure 5 illustre schématiquement un dispositif d’observation 26 selon un quatrième mode de réalisation de l ’invention dans lequel l’ agencement de composants optiques 34 comprend trois surfaces optiques 40, 44, 46, avantageusement de type forme libre.
Le module d’affichage 32 comprend deux micro-afficheurs 38, 48 et un deuxième combineur optique 50 avantageusement de type forme libre. En outre, le module d’ affichage 32 comprend pour seul composant optique le deuxième combineur optique 50.
Le premier micro-afficheur 38 est similaire au mode de réalisation de la figure 2. Le deuxième micro-afficheur 48 est configuré pour afficher au moins une information contextuelle.
Le deuxième combineur optique 50 est configuré pour superposer l’image du premier micro-afficheur 38 et l’image du deuxième micro-afficheur 48. Ainsi, l ’image sortant du module d’ affichage 32 comprend l’information spectrale mesurée par la caméra 30 et affichée par le premier micro-afficheur 38 et l’information contextuelle affichée par le deuxième micro-afficheur 48. Par exemple, le deuxième combineur optique 50 est similaire au combineur optique 36 de la figure 2 et permet de superposer l’image du premier microafficheur 38 et l’image du deuxième micro-afficheur 48.
Optionnellement, le premier micro-afficheur 38 est un afficheur OLED optimisé dans une première bande spectrale définie, par exemple une bande spectrale correspondant à une couleur, par exemple à une couleur jaune. Ainsi, le premier micro-afficheur 38 consomme moins qu’un afficheur permettant d’ afficher les couleurs du spectre visible dont les longueurs d’onde sont comprises entre 400 et 700 nm.
Optionnellement, le deuxième micro-afficheur 48 est un afficheur OLED optimisé dans une deuxième bande spectrale définie, par exemple une bande spectrale correspondant à une couleur, par exemple à une couleur rouge. Ainsi, le deuxième micro-afficheur 48 consomme moins qu’un afficheur permettant d’ afficher les couleurs du spectre visible dont les longueurs d’onde sont comprises entre 400 et 700 nm.
Avantageusement, la consommation énergétique d’un tel premier micro-afficheur 38 ajoutée à la consommation énergétique d’un tel deuxième micro-afficheur 48 est inférieure à la consommation énergétique d’un seul micro-afficheur permettant d’afficher plusieurs bandes spectrales comme les couleurs du spectre visible dont les longueurs d’onde sont comprises entre 400 et 700 nm.
De préférence, le premier micro-afficheur 38 et/ou le deuxième micro-afficheur 48 est configuré pour afficher une bande spectrale adaptée à l’utilisation du dispositif d’observation 26 pour obtenir de meilleures performances.
La figure 6 illustre schématiquement un dispositif d’observation 26 selon un cinquième mode de réalisation dans lequel l ’agencement de composants optiques 34 comprend deux surfaces optiques 40, 44 avantageusement de type forme libre.
Le module d’ affichage 32 comprend ici quatre micro-afficheurs 38, 48, 52, 54, dont un premier micro-afficheur 38 similaire au premier mode de réalisation de la figure 2 et trois micro-afficheurs supplémentaires 48, 52, 54, ainsi que trois combineurs optiques supplémentaires 50, 56, 58 , par exemple similaires au combineur optique 36 de la figure 2. En outre le module d’ affichage 32 est composé uniquement de micro-afficheurs 38, 48 , 52, 54 et de combineurs optiques 50, 56, 58.
Les deuxième, troisième et quatrième micro-afficheurs 48, 52, 54 sont respectivement associés à une deuxième, troisième et quatrième caméras (non représentées) configurées pour fournir une information spectrale de la scène observée. Les deuxième, troisième et quatrième micro-afficheurs 48, 52, 54 sont configurés pour afficher une image d’une information spectrale fournie par la caméra associée.
Avantageusement, le premier combineur optique supplémentaire 50 est configuré pour superposer l’image du troisième micro-afficheur 52 et l’image du quatrième micro-afficheur 54 de manière à diriger cette image superposée vers le deuxième combineur optique supplémentaire 56. Le deuxième combineur optique supplémentaire 56 est configuré pour superposer l’image provenant du premier combineur optique supplémentaire 50 et l’image du deuxième micro-afficheur 48 de manière à diriger cette image superposée vers le troisième combineur optique supplémentaire 58. Le troisième combineur optique supplémentaire 58 est configuré pour superposer l’image provenant du deuxième combineur optique supplémentaire 56 et l’image du premier micro-afficheur 38 de sorte que l’image sortant du module d’ affichage 32 comprend la superposition des images des premier, deuxième, troisième et quatrième micro-afficheurs 38, 48 , 52, 54.
Avantageusement, l’intensité et les bandes spectrales affichées des premier, deuxième, troisième et quatrième micro-afficheurs 38, 48, 52, 54 sont différentes de sorte que l’image perçue dans la zone d’observation 42 par un opérateur est adaptée à l’utilisation du dispositif d’observation 26.
Dans un mode de réalisation, le quatrième micro-afficheur 52 n’ est pas associé à une caméra et est configuré pour afficher au moins une information contextuelle.
Dans un autre mode de réalisation, le module d’ affichage 32 comprend un nombre de micro-afficheurs 48, 52, 54 et de combineurs optiques 50, 56, 58 différents de la figure 6, d’ autres dispositions des micro-afficheurs et combineurs optiques étant possibles dans le module d’ affichage 32.
Dans un autre mode de réalisation, le nombre de caméras est supérieur au nombre de micro-afficheurs, le dispositif d’observation 26 comprenant une carte électronique configurée pour afficher l’information spectrale mesurée par plusieurs caméras sur un microafficheur.
De préférence, les composants optiques utilisés dans le dispositif d’observation 26, à savoir les combineurs optiques 36, 50, 56, 58 et les surfaces optiques 40, 44, 46, sont définis sur une base de polynômes de Zernike. Cela permet notamment une meilleure représentation numérique de ces composants optiques, par exemple une convergence d’un logiciel de dimensionnement de systèmes optiques plus rapide.
L ’invention a également pour objet un procédé de dimensionnement d’un dispositif d’observation 26 tel que décrit précédemment comprenant par exemple les étapes suivantes.
La première étape du procédé de dimensionnement correspond à une étape de réalisation d’un modèle numérique du dispositif d’observation 26. Le modèle numérique comprend par exemple des positions relatives des différents composants optiques et/ou des microafficheurs utilisés et/ou des dimensions limites des différents composants optiques utilisés et/ou des contraintes d’encombrement physique et/ou des conditions d’illumination et/ou météorologique.
Le procédé comprend ensuite une étape de discrétisation du modèle numérique, par exemple par une méthode d’ éléments finis et/ou par une décomposition des composants optiques selon une base de polynômes de Zernike particulièrement adaptées au dimensionnement de systèmes optiques.
L ’ étape suivante correspond à une étape de tracé de rayons lumineux permettant de vérifier que le modèle numérique satisfait un cahier des charges comprenant par exemple la qualité de l ’image provenant du dispositif d’ affichage propagée par l’ agencement de composants optiques 34 et/ou la qualité de l’image superposée dirigée vers la zone d’observation 42. On réalise enfin une étape d’optimisation du modèle numérique, comprenant par exemple la modification de paramètres du modèle numérique comprenant par exemple les positions relatives et/ou les dimensions des composants optiques.

Claims

REVENDICATIONS Dispositif compact d’observation configuré pour superposer une image d’une scène observée et une image traitée de la scène observée
1. Dispositif d’observation (26) comprenant une structure mécanique (28), une caméra (30) et un module d’ affichage (32) comprenant un premier micro-afficheur (38) configuré pour afficher une image d’une information spectrale mesurée par la caméra (30), caractérisé en ce qu’il comprend un combineur optique (36) et un agencement de composants optiques (34) configuré pour diriger vers le combineur optique (36) une image sortant du module d’ affichage (32) et comprenant l ’information spectrale affichée par le premier microafficheur (38), l’ agencement de composants optiques (34) étant un agencement de composants optiques (34) de type forme libre comprenant entre une et trois surfaces optiques (40, 44, 46) de type forme libre et asymétriques, le combineur optique (36) dirigeant vers une zone d’observation (42) la superposition d’une image d’une scène observée et de l’image sortant du module d’ affichage (32).
2. Dispositif (26) selon la revendication 1 , dans lequel le combineur optique (36) est de type forme libre.
3. Dispositif (26) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel le combineur optique (36) comprend un filtre dichroïque de type forme libre ou un miroir semi-réfléchissant de type forme libre ou un cube séparateur de type forme libre.
4. Dispositif (26) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 , dans lequel le combineur optique (36) de type forme libre comprend un composant optique de forme libre comprenant deux surfaces identiques translatées l’une de l ’ autre selon un axe de visée de la scène de manière à être d’ épaisseur constante selon l ’axe de visée.
5. Dispositif (26) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant un filtre atténuateur mobile configuré pour se placer en amont du combineur optique (36) sur un trajet optique de rayons lumineux traversant le combineur optique (36).
6. Dispositif (26) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 , dans lequel l’ agencement de composants optiques (34) comprend au moins deux surfaces optiques (40, 44, 46) de type forme libre.
7. Dispositif (26) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l’ agencement de composants optiques (34) comprend trois surfaces optiques (40, 44, 46) de type forme libre.
8. Dispositif (26) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le premier micro-afficheur (38) est également configuré pour afficher au moins une information contextuelle.
9. Dispositif (26) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le module d’ affichage (32) comprend un deuxième micro-afficheur (48) configuré pour afficher au moins une information contextuelle et un deuxième combineur optique (50) configuré pour superposer l’image du premier micro-afficheur (38) et l’image du deuxième micro-afficheur (48) de sorte que l’image sortant du module d’ affichage (32) comprend également l’information contextuelle affichée par le deuxième micro-afficheur (48).
10. Dispositif (26) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le module d’ affichage (32) comprend un ou plusieurs micro-afficheurs supplémentaires (48, 52, 54) chacun associé à une caméra supplémentaire et configurés pour afficher une image d’une information spectrale supplémentaire mesurée par ladite caméra associée, le module d’ affichage (32) comprenant un ou plusieurs combineurs optiques supplémentaires (50, 56, 58) configurés de sorte que l’image sortant du module d’ affichage (32) comprend également les informations affichées par les micro-afficheurs supplémentaires (48 , 52, 54).
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